JP2004329879A - 眼球検査装置及び眼球検査方法 - Google Patents

眼球検査装置及び眼球検査方法 Download PDF

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Abstract

【目的】対光反射における瞳孔の収縮速度、瞳孔径を瞳孔面積や瞳孔の曲率半径から自動的に測定し定量化できる小型・軽量な眼球検査装置及び眼球検査方法を提供する
【構成】本発明の眼球検査装置１０は、眼球を撮影するカメラヘッド１２と、撮影された眼球を表示するディスプレイ４０、動画像データをデジタル動画像データに変換する制御部４２、ディスプレイ４０に表示可能なデータ形式に変換する画像処理部４４、デジタル動画像データの各フレームから瞳孔の周囲のエッジを検出後、瞳孔面積に換算してフレームごとの瞳孔面積と単位時間から瞳孔面積の時間による変化を計算する画像演算部４６、予め測定されて保存されている瞳孔面積の時間変化と測定された瞳孔面積の時間変化を比較判定する画像判定部４８とを主に備えた画像処理装置１４とから概略構成されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、医療分野において不可視光源を使用することにより薬品に頼らず瞳孔を散大させたまま網膜、虹彩、水晶体、網様体など眼球を構築する生体構造の検査や撮影を行うと共に、対光反射を定量化することにより、脳幹障害、視神経・動眼神経等の脳神経や交感神経の障害の程度を把握することができる眼球検査装置及び眼球検査方法に関するものである。
従来より、眼球内の検査・撮影を行う際に可視光線を眼球に照射すると縮瞳してしまうため、例えば合成アトロピン類似物質であるトロピカミド等を主成分とした瞳孔散大薬を使用し、瞳孔を散大させて行っていた。
また、対光反射は瞳孔に可視光線を照射した際に起こる瞳孔反射のひとつであり、この対光反射が動眼神経障害及び中脳・脳幹・橋部障害等や自律神経系の影響を受けることに着目し、瞳孔の対光反射を測定する光照射方法と装置が例えば特許文献１により開示されている。
特開２００２−２３８８５１
しかしながら、瞳孔散大薬を用いた眼球内の検査・撮影方法は、瞳孔が散大するための時間が必要であると共に、薬の副作用と危険性があり被験者が制限されるという課題があった。
また、救急医療現場において、対光反射は被験者の意識レベルの判定、即ち治療の緊急度を判断するための重要なパラメータであるが、被験者が診断者に従わない場合や診断者の熟練度及び個人差に起因する問題で必要な救急治療が必ずしも効果的に行なわれない場合があった。この課題を解決するために特許文献１に示される光照射装置を使用するには、その内部にハーフミラーがあるため装置の小型化が困難、即ち可搬性に欠けるため使用することが難しかった。
さらには、特許文献１に示される光照射装置では、救急医療現場での瞳孔を観測するための十分な時間が保てない場合や眼瞼下垂が起こっている状況での対光反射の測定は困難であった。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、この発明の第一の目的は、薬品の投与によらず瞳孔を散大させて短時間で眼球内を撮影できる眼球検査装置及び眼球検査方法を提供することである。
また、この発明の第二の目的は、対光反射における瞳孔の収縮速度、瞳孔径を瞳孔面積や瞳孔の曲率半径から自動的に測定し定量化できる小型・軽量な眼球検査装置及び眼球検査方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項１の記載によれば、顔面にフィットすることで可視光線を遮断するカバーと、不可視光を撮影するカメラと、不可視光源とからなることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項２の記載によれば、撮像部と画像処理部とを具備する眼球検査装置において、前記撮像部の一端に備えられた板状基部は、不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項３の記載によれば、前記撮像部は赤外線カメラであり、前記不可視光源は赤外線光源であることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項４の記載によれば、前記板状基部は可視光源を更に有することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項５の記載によれば、前記撮影用穴部に可視光カットフィルターを設けたことを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項６の記載によれば、前記画像処理部は、前記撮像部により撮影された眼球の動画像を複数の眼球静止画像に変換する制御部と、前記眼球静止画像から瞳孔の輪郭を検出し、瞳孔面積と瞳孔面積の時間あたりの変化とを算出する画像演算部とを備えることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項７の記載によれば、前記画像処理部は、前記撮像部により撮影された眼球の動画像を複数の眼球静止画像に変換する制御部と、前記眼球静止画像の瞳孔の輪郭の一部から瞳孔の曲線率を算出し、前記曲線率から瞳孔面積と瞳孔面積の時間あたりの変化とを算出する画像演算部とを備えることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項８の記載によれば、前記瞳孔面積の時間あたりの変化を判定する画像判定部を備えることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置は、請求項９の記載によれば、画像表示部を更に備えることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置用撮像部は、請求項１０の記載によれば、眼球検査装置に用いる撮像部において、前記撮像部の一端に備えられた板状基部に、不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置用撮像部は、請求項１１の記載によれば、前記撮像部は赤外線カメラであり、前記不可視光源は赤外線光源であることを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置用撮像部は、請求項１２の記載によれば、前記板状基部は可視光源を更に有することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査装置用撮像部は、請求項１３の記載によれば、前記撮影用穴部に可視光カットフィルターを設けたことを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査方法は、請求項１４の記載によれば、可視光線を遮断し、眼球に不可視光線を照射することで瞳孔を散大させたまま眼球内の撮影を行うことを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査方法は、請求項１５の記載によれば、不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の映像を撮影し、撮影した眼球の映像を画像表示部に表示することにより眼球を検査することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査方法は、請求項１６の記載によれば、不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の映像を撮影し、可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の映像を前記撮像部により撮影し、撮影した対光反射の映像を画像表示部に表示することにより眼球を検査することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査方法は、請求項１７の記載によれば、不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の動画像を撮影し、可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の動画像を前記撮像部により撮影し、対光反射の動画像データをデジタル動画像データに変換し、デジタル動画像データの各フレームを画像演算処理により瞳孔の輪郭を検出し、検出された瞳孔の輪郭内の画素数から瞳孔面積を算出し、各フレームの瞳孔面積と各フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出し、瞳孔面積の時間による変化と、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化とを比較することにより眼球を検査することを特徴とする。
また、この発明に係わる眼球検査方法は、請求項１８の記載によれば、不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の動画像を撮影し、可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の動画像を前記撮像部により撮影し、対光反射の動画像データをデジタル動画像データに変換し、デジタル動画像データの各フレームを画像演算処理により瞳孔の輪郭の一部を検出し、検出された瞳孔の輪郭の一部から瞳孔の曲率半径を算出し、算出された瞳孔の曲率半径から瞳孔面積を算出し、各フレームの瞳孔面積と各フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出し、瞳孔面積の時間による変化と、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化とを比較することにより眼球を検査することを特徴とする。
この発明によれば、薬品の投与によらず瞳孔を散大させて短時間で眼球内を撮影できる眼球検査装置及び眼球検査方法を提供することができる。
また、この発明によれば、診断者の熟練度や経験に関わらず短時間かつ自動的に対光反射を測定し定量化でき、救急車内やベッドサイドでも使用ができる小型・軽量な眼球検査装置及び眼球検査方法を提供することができる。
以下に本発明に係わる眼球検査装置及び眼球検査方法の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
＜第一の実施例＞
以下に図１及び図２を用いて本発明に係わる眼球検査装置１０の概略構成を説明する。本発明の眼球検査装置１０は、眼球を撮影する撮像部としてのカメラ１２と、ディスプレイ４０を備えた画像処理部１４とから概略構成されている。また、カメラ１２の一端には画像処理部１４に接続される信号伝送コード１８が取り付けられ、他端には板状基部１６が取り付けられている。この板状基部１６の概略中央にはカメラ１２で撮影するための穴部が設けられるとともに、該穴部には可視光カットフィルター２２が設けられている。また、該穴部の周囲には略同心円状に可視光源２４が取り付けられ、さらに可視光源２４の外側には不可視光源２６が取り付けられている。また、板状基部１６の外周には眼球検査の際に外部からの光を遮光するために、被験者の顔面に当接させて眼球周辺を覆うカバー２８が設けられている。
可視光源２４は、例えば白色ＬＥＤや白色電球等で、この可視光を眼球内の網膜に対して照射することで瞳孔反射を誘発することができる。また、不可視光源２６は、例えば瞳孔反射を誘発しない赤外線発光ダイオードや赤外線ランプ等で、カメラ１２を赤外線カメラにすることで瞳孔反応を誘発しない状態での眼球の撮影を行うことができる。
尚、図２において、可視光源２４は６個、不可視光源２６は４個取り付けられているが、この数はこの発明を何ら限定するものではなく、可視光源２４や不可視光源２６の要求されている機能を満たせば、その数はいくつでも良い。
本発明に係わる眼球検査装置１０を使用して眼球の撮影を行う方法を図３及び図４により説明する。図３のようにカメラ１２のカバー２８で被験者の目を覆うようにする。このカバー２８は、例えば天然ゴムや柔らかい合成樹脂が使用されており、被験者の目を覆った際に顔面にフィットして外部からの光を遮光するようになっている。このように眼球検査装置１０での眼球撮影時には被験者の目に外部光が入らないので、瞳孔が散大することになる。
図中矢印のように瞳孔が散大した状態で、不可視光源２６を点灯し不可視光を照射する。この不可視光には赤外線等を利用しているので瞳孔が収縮することがない。このため、図４のように不可視光である赤外線が眼球の奥の網膜まで十分到達し、赤外線カメラであるカメラ１２で撮影することができる。
赤外線カメラで撮影された映像は、信号伝送コード１８を介して画像処理部１４に送られる。画像処理部１４に送られた映像は、ディスプレイ４０に表示させることで診断者が被験者の正常、異常の判断を行ったり、図示しない記録装置で録画を行うことが可能である。
上記の眼球検査装置による被験者の診断方法を図５のフローに従い説明する。先ず最初にカメラ１２のカバー２８を被験者の目を覆うようにセットする（Ｓ１０）。次に不可視光源２６を点灯し、眼球に不可視光を照射する（Ｓ１２）。尚、この点灯はカバー２８のセットに連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に赤外線カメラで眼球の撮影を始め、その眼球の映像を画像処理部１４のディスプレイ４０に表示する（Ｓ１４）。尚、赤外線カメラでの眼球の撮影を始める方法は、カバー２８のセットまたは不可視光源２６の点灯に連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
撮影された眼球の映像は、ディスプレイ４０に表示させることで診断者が被験者の正常、異常の判断を行ったり、図示しない記録装置で録画を行う。
このように、本発明に係わる眼球検査装置１０を使用することにより、薬剤の投与等を必要としない簡便、無侵襲、無副作用に瞳孔を散大させることが可能であり、被験者への生理的負担がない状態での眼球内の撮影・検査を行うことができる。
また、本発明に係わる眼球検査装置１０のカメラ１２は、市販されている小型の赤外線カメラや赤外線発光ダイオードが適用可能であり、撮影・検査の際に診断者の取り回しが簡便であるため、救急医用現場やベッドサイドでの使用が可能である。また、カバー２８の深さを赤外線カメラの焦点距離に一致させておけば、診断者の熟練度や経験によらず確実に撮影・検査が可能である。さらには、赤外線を照射して赤外線カメラからの映像がディスプレイ４０に表示された状態でカメラ１２を動かすことができるので、診断者は瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認することが可能であり、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に撮影・検査を行うことができる。
＜第二の実施例＞
次に本発明に係わる眼球検査装置１０を使用して対光反射の測定を行う方法を説明する。尚、第一の実施例の図１及び図２に示す構成と同様の構成には同一番号を用いて詳細説明を省略する。図３のようにカメラ１２のカバー２８で被験者の目を覆うようにする。このカバー２８は被験者の顔面にフィットして外部からの光を遮光するので、眼球検査装置１０での眼球撮影時には被験者の目に外部光が入らず瞳孔が散大することになる。
この瞳孔が散大した状態で、不可視光源２６を点灯し不可視光を照射する。この不可視光には赤外線等を利用しているので瞳孔が収縮することがない。この状態で赤外線カメラであるカメラ１２で撮影を始める。この際、赤外線カメラからの映像をディスプレイ４０に表示しておけば、診断者はカメラ１２を動かすことで瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認することができる。
診断者は被験者の瞳孔が十分に開いたことをディスプレイ４０で確認した後、図示しない可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する。この可視光源２４は、板状基部１６の概略中央に設けられたカメラ撮影用の穴部の周囲に取り付けられているので、被験者の瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っている状態では、可視光源２４からの可視光は被験者の網膜に直接照射され、対光反射を誘発する。この際、板状基部１６の概略中央に設けられた赤外線カメラ撮影用の穴部に設けられた可視光カットフィルター２２により、可視光源２４から照射されて被験者の眼球表面で反射された可視光の写り込みを防止することができる。
尚、可視光源２４は、図２において６個取り付けられているが、網膜に対光反射を誘発させる十分な光量が与えることができれば、その数は問わない。また、可視光源２４は不可視光源２６の内側に、板状基部１６の概略中央に設けられたカメラ撮影用の穴部の周囲に略同心円状に取り付けられるとしたが、網膜に対光反射を誘発させる十分な光量が与えることができれば、不可視光源２６の外側等その位置や配置の方法は問わない。
この可視光による瞳孔の対光反射は、虹彩の縮動が不可視光源２６からの赤外線により赤外線カメラで撮影されて瞳孔の収縮としてディスプレイ４０に表示される。このディスプレイ４０に表示された瞳孔の対光反射を診断者が観察することにより、診断者は被験者の正常、異常の判断を行ったり、図示しない記録装置で録画を行うことが可能である。
上記の対光反射による被験者の測定方法を図６のフローに従い説明する。先ず最初にカメラ１２のカバー２８を被験者の目を覆うようにセットする（Ｓ２０）。次に不可視光源２６を点灯し、眼球に不可視光を照射する（Ｓ２２）。尚、この点灯はカバー２８のセットに連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に赤外線カメラで眼球の撮影を始め、その眼球の映像をディスプレイ４０に表示する（Ｓ２４）。尚、赤外線カメラでの眼球の撮影を始める方法は、カバー２８のセットまたは不可視光源２６の点灯に連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する（Ｓ２６）。尚、可視光源２４のスイッチを入れる方法は、予め設定された時間でスイッチを入れる方法やプログラムによりスイッチを入れる方法、または手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
測定された対光反射の映像をディスプレイ４０に表示する（Ｓ２８）。このディスプレイ４０表示された瞳孔の対光反射を診断者が観察することにより、診断者は被験者の正常、異常の判断を行ったり、図示しない記録装置で録画を行うことが可能である。
このように、本発明に係わる眼球検査装置１０を使用することにより、外部光の影響を受けずに、かつ、薬剤の投与等を必要としない簡便、無侵襲、無副作用に被験者の対光反射を撮影・検査することができる。
また、本発明に係わる眼球検査装置１０のカメラ１２は、市販されている小型の赤外線カメラや赤外線発光ダイオードが適用可能であり、撮影・検査の際に診断者の取り回しが簡便であるため、救急医用現場やベッドサイドでの使用が可能である。また、カバー２８の深さを赤外線カメラの焦点距離に一致させておけば、診断者の熟練度や経験によらず確実に撮影・検査が可能である。さらに、診断者は瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認しながら対光反射の検査を行うことが可能であり、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に撮影・検査を行うことができる。
＜第三の実施例＞
次に本発明に係わる眼球検査装置１０を使用して、対光反射における瞳孔の収縮速度、瞳孔径を定量的に測定を行う方法を説明する。尚、第一の実施例の図１及び図２に示す構成と同様の構成には同一番号を用いて詳細説明を省略する。図７のようにカメラ１２のカバー２８で被験者の目を覆うようにする。このカバー２８は被験者の顔面にフィットして外部からの光を遮光するので、眼球検査装置１０での眼球撮影時には被験者の目に外部光が入らず瞳孔が散大することになる。
この瞳孔が散大した状態で、不可視光源２６を点灯し、不可視光を照射する。この不可視光には赤外線等を利用しているので瞳孔が収縮することがない。この状態で赤外線カメラであるカメラ１２で撮影を始め、カメラ１２に接続される信号伝送コード１８を介して画像処理部１４に眼球の動画像データを送信する。この際、赤外線カメラからの動画像データをディスプレイ４０に表示しておけば、診断者はカメラ１２を動かすことで瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認することができる。
診断者は被験者の瞳孔が十分に開いたことをディスプレイ４０で確認し、図示しない可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する。この可視光源２４は、板状基部１６の概略中央に設けられたカメラ撮影用の穴部の周囲に取り付けられているので、被験者の瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っている状態では、可視光源２４からの可視光は被験者の網膜に直接照射される。この可視光による瞳孔の対光反射は、虹彩の縮動が不可視光源２６からの赤外線により赤外線カメラで撮影されて瞳孔の収縮の動画像データとしてカメラ１２に接続される信号伝送コード１８を介して画像処理部１４に送信される。
画像処理部１４は、ディスプレイ４０、制御部４２、画像処理部４４、画像演算部４６、画像判定部４８を主に備えている。また制御部４２は、画像処理部１４の制御や各種演算を行うＣＰＵと、制御プログラム等を記憶したＲＯＭと、各種プログラムの保存や動画像データの保存を行うＲＡＭ及びハードディスク（ＨＤ）と、測定開始・終了の命令入力や不可視光源・可視光源の電源オン・オフ入力等を行う入力部（Ｉ／Ｆ）とから主に構成されている。
赤外線カメラであるカメラ１２から送信された対光反射の動画像データは制御部４２で受信される。制御部４２で受信された動画像データは、画像処理部４４に送られディスプレイ４０で表示できるデータ形式（アナログディスプレイであればアナログデータ、デジタルディスプレイであればデジタルデータ等）に変換される。画像処理部４４で変換された動画像データはディスプレイ４０に送られ、赤外線カメラでの撮影開始と共にディスプレイ４０で表示される。
また、制御部４２は、動画像データを画像処理部４４に送るのとは別に、動画像データを例えば毎秒３０フレームのデジタル動画像データに変換し、画像演算部４４に送信する。尚、単位時間あたりの動画像データのフレーム数は毎秒３０フレームに限定されるものではなく、眼球検査装置１０の用途や能力によって変更可能である。
画像演算部４６で受信されたデジタル動画像データは、１フレームごとの静止画像として二次元連続空間信号に変換される。この二次元連続空間信号とは、静止画像の横の画素数をｘ、縦の画素数をｙ、輝度の情報（諧調）をｚとして、ＸＹ次元の連続空間における信号ｚ＝ｇ（ｘ、ｙ）として変換されたものである。この二次元連続空間信号に二次元離散的フーリエ変換等のフーリエ変換を行うことで、１フレームごとの静止画像は、低い周波数では振幅が大きくなり、高い周波数になるに従い振幅が小さくなるので、静止画像中の瞳孔の輪郭の検出を行うことができる。この後、必要に応じて、さらにラプラシアン変換を行うことで、１フレームごとの静止画像から瞳孔の周囲のエッジを検出する。
上記で得られた瞳孔の輪郭内のピクセル（画素）数、又は瞳孔周囲のエッジ内のピクセル（画素）数を瞳孔面積として換算し、フレームごとの瞳孔面積と１フレームの単位時間（毎秒３０フレームであれば１フレーム＝１／３０秒）により瞳孔面積の時間による変化を求める。
このようにして求められた瞳孔面積の時間による変化のデータは、画像演算部４６から制御部４２を介して画像判定部４８に送信される。また、制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている、予め測定された脳幹障害、視神経・動眼神経等の脳神経や交感神経の障害時の瞳孔面積の時間による変化のデータ及び正常時の瞳孔面積の時間による変化のデータも画像判定部４８に送信される。画像判定部４８では、この予め測定されて制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている瞳孔面積の時間による変化のデータと、画像演算部４６で演算された被験者の瞳孔面積の時間による変化のデータとが比較され、対光反射による被験者の定量的診断を行う。
尚、上記の対光反射による被験者の定量的診断では瞳孔面積の時間による変化を利用しているが、この瞳孔面積から診断者である臨床医等が理解しやすい瞳孔径に換算して、瞳孔径の時間による変化により被験者の定量的診断を行うことも可能である。これは、瞳孔がそもそも正確な円ではなくいびつであるので、上述の瞳孔の輪郭や瞳孔周囲のエッジから瞳孔径を直接換算すると誤差が大きく、瞳孔面積から瞳孔径を求める方が誤差を小さくすることができ、対光反射による被験者の定量的診断では現実的となるからである。
上記の対光反射による被験者の定量的診断方法を図８のフローに従い説明する。先ず最初にカメラ１２のカバー２８を被験者の目を覆うようにセットする（Ｓ３０）。次に不可視光源２６を点灯し、眼球に不可視光を照射する（Ｓ３２）。尚、この点灯はカバー２８のセットに連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に赤外線カメラで眼球の撮影を始め、その眼球の動画像を画像処理部１４の制御部４２及び画像処理部４４を介してディスプレイ４０に表示する（Ｓ３４）。尚、赤外線カメラでの眼球の撮影を始める方法は、カバー２８のセットまたは不可視光源２６の点灯に連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する（Ｓ３６）。尚、可視光源２４のスイッチを入れる方法は、予め設定された時間でスイッチを入れる方法やプログラムによりスイッチを入れる方法、または手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
測定された対光反射の動画像は、画像処理部１４の制御部４２及び画像処理部４４を介してディスプレイ４０に表示されると共に、画像処理部１４の制御部４２で、例えば毎秒３０フレームのデジタル動画像データに変換される（Ｓ３８）。尚、単位時間あたりの動画像データのフレーム数は毎秒３０フレームに限定されるものではない。
デジタル動画像データに変換された対光反射の動画像は１フレームごとの静止画像として画像演算部４６に送られ、二次元連続空間信号への変換、フーリエ変換やラプラシアン変換等の画像演算処理を受けて瞳孔の輪郭、または瞳孔周囲のエッジが検出される（Ｓ４０）。尚、瞳孔の輪郭等の検出方法は、微積分による方法やその他の画像処理方法を問わない。
次に画像演算部４６は、検出された瞳孔の輪郭内のピクセル（画素）数または瞳孔周辺のエッジ内のピクセル（画素）数を瞳孔面積として算出し（Ｓ４２）、フレームごとの瞳孔面積と１フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出する（Ｓ４４）。尚、瞳孔の輪郭内のピクセル（画素）数または瞳孔周辺のエッジ内のピクセル（画素）数を瞳孔径として換算し、フレームごとの瞳孔径と１フレームの単位時間により瞳孔径の時間による変化を算出しても良い。
次にこのように測定・算出された被験者の瞳孔面積の時間による変化のデータは、制御部４２を介して画像判定部４８に送信され、また、制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化のデータも制御部４２から画像判定部４８に送信され、画像判定部４８で被験者の正常または異常、及び異常時の異常の種類が判定される（Ｓ４６）。
このように、本発明に係わる眼球検査装置１０を使用することにより、外部光の影響を受けずに、かつ、薬剤の投与等を必要としない簡便、無侵襲、無副作用に被験者の対光反射を撮影・検査することができる。
また、本発明に係わる眼球検査装置１０のカメラ１２は、市販されている小型の赤外線カメラや赤外線発光ダイオードが適用可能であり、撮影・検査の際に診断者の取り回しが簡便であるため、救急医用現場やベッドサイドでの使用が可能である。また、カバー２８の深さを赤外線カメラの焦点距離に一致させておけば、診断者の熟練度や経験によらず確実に撮影・検査が可能である。さらに、診断者は瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認しながら対光反射の検査を行うことが可能であり、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に撮影・検査を行うことができる。
さらには、本発明に係わる眼球検査装置１０の画像処理部１４を使用することにより、従来は診断者が肉眼で計測していた対光反射の収縮速度、収縮量、収縮状況を瞳孔面積や瞳孔径及びそれらの時間による変化のデータとして定量的に計測することができるので、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に検査を行うことができる。
＜第四の実施例＞
次に本発明に係わる眼球検査装置１０を使用して、対光反射における瞳孔の収縮速度、瞳孔径を、眼瞼下垂を起こしている被験者の瞳孔の一部から定量的に測定を行う方法を説明する。尚、第一の実施例の図１及び図２に示す構成と同様の構成には同一番号を用いて詳細説明を省略する。図７のようにカメラ１２のカバー２８で被験者の目を覆うようにする。このカバー２８は被験者の顔面にフィットして外部からの光を遮光するので、眼球検査装置１０での眼球撮影時には被験者の目に外部光が入らず瞳孔が散大することになる。
この瞳孔が散大した状態で、不可視光源２６を点灯し不可視光を照射する。この不可視光には赤外線等を利用しているので瞳孔が収縮することがない。この状態で赤外線カメラであるカメラ１２で撮影を始め、カメラ１２に接続される信号伝送コード１８を介して画像処理部１４に眼球の動画像データとして送信する。この際、赤外線カメラからの動画像データをディスプレイ４０に表示しておけば、診断者はカメラ１２を動かすことで瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認することができる。
診断者は被験者の瞳孔が十分に開いたことをディスプレイ４０で確認した後、図示しない可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する。この可視光源２４は、板状基部１６の概略中央に設けられたカメラ撮影用の穴部の周囲に取り付けられているので、被験者の瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っている状態では、可視光源２４からの可視光は被験者の網膜に直接照射される。この可視光による瞳孔の対光反射は、虹彩の縮動が不可視光源２６からの赤外線により赤外線カメラで撮影されて瞳孔の収縮の動画像データとしてカメラ１２に接続される信号伝送コード１８を介して画像処理部１４に送信される。
画像処理部１４は、ディスプレイ４０、制御部４２、画像処理部４４、画像演算部４６、画像判定部４８を主に備えている。また制御部４２は、画像処理部１４の制御や各種演算を行うＣＰＵと、制御プログラム等を記憶したＲＯＭと、各種プログラムの保存や動画像データの保存を行うＲＡＭ及びハードディスク（ＨＤ）と、測定開始・終了の命令入力や不可視光源・可視光源の電源オン・オフ入力等を行う入力部（Ｉ／Ｆ）とから主に構成されている。
赤外線カメラであるカメラ１２から送信された対光反射の動画像データは制御部４２で受信される。制御部４２で受信された動画像データは、画像処理部４４に送られディスプレイ４０で表示できるデータ形式（アナログディスプレイであればアナログデータ、デジタルディスプレイであればデジタルデータ等）に変換される。画像処理部４４で変換された動画像データはディスプレイ４０に送られ、赤外線カメラでの撮影開始と共にディスプレイ４０で表示される。
また、制御部４２は、動画像データを画像処理部４４に送るのとは別に、動画像データを例えば毎秒３０フレームのデジタル動画像データに変換し、画像演算部４４に送信する。尚、単位時間あたりの動画像データのフレーム数は毎秒３０フレームに限定されるものではなく、眼球検査装置１０の用途や能力によって変更可能である。
画像演算部４６で受信されたデジタル動画像データは、１フレームごとの静止画像として二次元連続空間信号に変換される。この二次元連続空間信号とは、静止画像の横の画素数をｘ、縦の画素数をｙ、輝度の情報（諧調）をｚとして、ＸＹ次元の連続空間における信号ｚ＝ｇ（ｘ、ｙ）として変換されたものである。この二次元連続空間信号に二次元離散的フーリエ変換等のフーリエ変換を行うことで、１フレームごとの静止画像は、低い周波数では振幅が大きくなり、高い周波数になるに従い振幅が小さくなるので、静止画像中の瞳孔の輪郭の検出を行うことができる。この後、必要に応じて、さらにラプラシアン変換を行うことで、１フレームごとの静止画像から瞳孔の周囲のエッジを検出する。
尚、眼瞼下垂を起こしている被験者では、図９の矢印Ａで示した瞳孔の一部しか撮影できないので、この矢印Ａ部分の瞳孔の輪郭または瞳孔周囲のエッジを検出する。次に矢印Ａ部分の瞳孔の輪郭または瞳孔周囲のエッジから瞳孔の曲率半径を取得し、この曲率半径から眼瞼下垂等で取得できない図９の矢印Ｂの曲率半径を算出する。さらに、この図９の矢印Ａと矢印Ｂの曲率半径から瞳孔面積を求め、フレームごとの瞳孔面積と１フレームの単位時間（毎秒３０フレームであれば１フレーム＝１／３０秒）により瞳孔面積の時間による変化を求める。
このようにして求められた瞳孔面積の時間による変化のデータは、画像演算部４６から制御部４２を介して画像判定部４８に送信される。また、制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている、予め測定された脳幹障害、視神経・動眼神経等の脳神経や交感神経の障害時の瞳孔面積の時間による変化のデータ及び正常時の瞳孔面積の時間による変化のデータも画像判定部４８に送信される。画像判定部４８では、この予め測定されて制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている瞳孔面積の時間による変化のデータと、画像演算部４６で演算された被験者の瞳孔面積の時間による変化のデータとが比較され、対光反射による被験者の定量的診断を行う。
尚、上記の対光反射による被験者の定量的診断では、瞳孔の曲率半径から瞳孔面積を求め、この瞳孔面積の時間による変化を利用しているが、瞳孔面積から臨床医等が理解しやすい瞳孔径に換算したり、瞳孔の曲率半径から直接瞳孔径に換算したりして、瞳孔径の時間による変化による被験者の定量的診断としてもよい。これは、瞳孔がそもそも正確な円ではなくいびつであるので、上述の瞳孔の輪郭や瞳孔周囲のエッジから瞳孔径を直接換算すると誤差が大きく、瞳孔の瞳孔面積や曲率半径から瞳孔径を求める方が誤差を小さくすることができ、対光反射による被験者の定量的診断では現実的となるからである。
上記の対光反射による被験者の定量的診断方法を図１０のフローに従い説明する。先ず最初にカメラ１２のカバー２８を被験者の目を覆うようにセットする（Ｓ５０）。次に不可視光源２６を点灯し、眼球に不可視光を照射する（Ｓ５２）。尚、この点灯はカバー２８のセットに連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に赤外線カメラで眼球の撮影を始め、その眼球の動画像を画像処理部１４の制御部４２及び画像処理部４４を介してディスプレイ４０に表示する（Ｓ５４）。尚、赤外線カメラでの眼球の撮影を始める方法は、カバー２８のセットまたは不可視光源２６の点灯に連動するスイッチを設ける方法や、手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
次に可視光源２４のスイッチを入れて可視光を眼球に照射し対光反射を測定する（Ｓ５６）。尚、可視光源２４のスイッチを入れる方法は、予め設定された時間でスイッチを入れる方法やプログラムによりスイッチを入れる方法、または手動でスイッチを入れる方法等、その方法は問わない。
測定された対光反射の動画像は、画像処理部１４の制御部４２及び画像処理部４４を介してディスプレイ４０に表示されると共に、画像処理部１４の制御部４２で、例えば毎秒３０フレームのデジタル動画像データに変換される（Ｓ５８）。尚、単位時間あたりの動画像データのフレーム数は毎秒３０フレームに限定されるものではない。
デジタル動画像データに変換された対光反射の動画像は、１フレームごとの静止画像として画像演算部４６に送られ、二次元連続空間信号への変換、フーリエ変換やラプラシアン変換等の画像演算処理を受けて、図９矢印Ａ部分（眼瞼下垂で隠れていない瞳孔部分）の瞳孔の輪郭の検出または瞳孔周囲のエッジの検出され、さらに曲率半径の算出が行われる（Ｓ６０）。尚、瞳孔の輪郭の検出方法または瞳孔周囲のエッジ検出方法は、微積分による方法やその他の画像処理方法を問わない。
次に画像演算部４６は、算出された図９矢印Ａ部分の曲率半径から、図９矢印Ｂ部分（眼瞼下垂で隠れている瞳孔部分）の曲率半径の算出を行い、矢印Ａと矢印Ｂの曲率半径から瞳孔面積を求め（Ｓ６２）、フレームごとの瞳孔面積と１フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出する（Ｓ６４）。尚、曲率半径を瞳孔径に換算し、フレームごとの瞳孔径と１フレームの単位時間により瞳孔径の時間による変化を算出しても良い。
次にこのように測定・算出された被験者の瞳孔面積の時間による変化のデータは、制御部４２を介して画像判定部４８に送信され、また、制御部４２のＲＡＭ又はＨＤに保存されている、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化のデータも制御部４２から画像判定部４８に送信され、画像判定部４８で被験者の正常または異常、及び異常時の異常の種類が判定される（Ｓ６６）。
このように、本発明に係わる眼球検査装置１０を使用することにより、外部光の影響を受けずに、かつ、薬剤の投与等を必要としない簡便、無侵襲、無副作用に被験者の対光反射を撮影・検査することができる。
また、本発明に係わる眼球検査装置１０のカメラ１２は、市販されている小型の赤外線カメラや赤外線発光ダイオードが適用可能であり、撮影・検査の際に診断者の取り回しが簡便であるため、救急医用現場やベッドサイドでの使用が可能である。また、カバー２８の深さを赤外線カメラの焦点距離に一致させておけば、診断者の熟練度や経験によらず確実に撮影・検査が可能である。さらに、診断者は瞳孔周辺が正しくカメラの視野に入っているかを確認しながら対光反射の検査を行うことが可能であり、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に撮影・検査を行うことができる。
さらには、本発明に係わる眼球検査装置１０の画像処理部１４を使用することにより、従来は診断者が肉眼で計測していた対光反射の収縮速度、収縮量、収縮状況を瞳孔面積や瞳孔径及びそれらの時間による変化のデータとして定量的に計測することができるので、診断者の熟練度や経験によらずに短時間かつ確実に検査を行うことができる。
またさらに、救急医療現場で眼瞼下垂を起こしている被験者であっても短時間かつ確実に対光反射の測定が可能である。
本発明に係わる眼球検査装置１０の概略構成図であり、カメラ１２の一部断面図である。 眼球検査装置１０の概略構成図であり、カメラ１２の斜視図である。 眼球検査装置１０で被験者を検査する模式図である。 眼球検査装置１０で被験者を検査する際の眼球の模式図である。 第一の実施例におけるフロー図である。 第二の実施例におけるフロー図である。 眼球検査装置１０で被験者を検査する模式図であり、画像処理部１４の概略構成図である。 第三の実施例におけるフロー図である。 眼瞼下垂を起こしている被験者の眼球の模式図である。 第四の実施例におけるフロー図である。
符号の説明
１０ 眼球検査装置
１２ カメラ
１４ 画像処理部
１６ 板状基部
１８ 信号伝送コード
２２ 可視光カットフィルター
２４ 可視光源
２６ 不可視光源
２８ カバー
４０ ディスプレイ
４２ 制御部
４４ 画像処理部
４６ 画像演算部
４８ 画像判定部

Claims (18)

  1. 顔面にフィットすることで可視光線を遮断するカバーと、
    不可視光を撮影するカメラと、
    不可視光源とからなる眼球検査装置。
  2. 撮像部と画像処理部とを具備する眼球検査装置において、
    前記撮像部の一端に備えられた板状基部は、不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有することを特徴とする眼球検査装置。
  3. 前記撮像部は赤外線カメラであり、前記不可視光源は赤外線光源であることを特徴とする請求項２に記載の眼球検査装置。
  4. 前記板状基部は可視光源を更に有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の眼球検査装置。
  5. 前記撮影用穴部に可視光カットフィルターを設けたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の眼球検査装置。
  6. 前記画像処理部は、前記撮像部により撮影された眼球の動画像を複数の眼球静止画像に変換する制御部と、前記眼球静止画像から瞳孔の輪郭を検出し、瞳孔面積と瞳孔面積の時間あたりの変化とを算出する画像演算部とを備えることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の眼球検査装置。
  7. 前記画像処理部は、前記撮像部により撮影された眼球の動画像を複数の眼球静止画像に変換する制御部と、前記眼球静止画像の瞳孔の輪郭の一部から瞳孔の曲線率を算出し、前記曲線率から瞳孔面積と瞳孔面積の時間あたりの変化とを算出する画像演算部とを備えることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の眼球検査装置。
  8. 前記瞳孔面積の時間あたりの変化を判定する画像判定部を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の眼球検査装置。
  9. 画像表示部を更に備えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の眼球検査装置。
  10. 眼球検査装置に用いる撮像部において、
    前記撮像部の一端に備えられた板状基部に、不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有することを特徴とする眼球検査装置用撮像部。
  11. 前記撮像部は赤外線カメラであり、前記不可視光源は赤外線光源であることを特徴とする請求項１０に記載の眼球検査装置用撮像部。
  12. 前記板状基部は可視光源を更に有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の眼球検査装置用撮像部。
  13. 前記撮影用穴部に可視光カットフィルターを設けたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の眼球検査装置用撮像部。
  14. 可視光線を遮断し、眼球に不可視光線を照射することで瞳孔を散大させたまま眼球内の撮影を行う眼球検査方法。
  15. 不可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、
    不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の映像を撮影し、
    撮影した眼球の映像を画像表示部に表示することにより眼球を検査する眼球検査方法。
  16. 不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、
    不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の映像を撮影し、
    可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の映像を前記撮像部により撮影し、
    撮影した対光反射の映像を画像表示部に表示することにより眼球を検査する眼球検査方法。
  17. 不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、
    不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の動画像を撮影し、
    可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の動画像を前記撮像部により撮影し、
    対光反射の動画像データをデジタル動画像データに変換し、
    デジタル動画像データの各フレームを画像演算処理により瞳孔の輪郭を検出し、
    検出された瞳孔の輪郭内の画素数から瞳孔面積を算出し、
    各フレームの瞳孔面積と各フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出し、
    瞳孔面積の時間による変化と、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化とを比較することにより眼球を検査する眼球検査方法。
  18. 不可視光源と可視光源と撮影用穴部と遮光カバーとを有する板状基部が撮像部の一端に備えられた眼球検査用撮像部の前記遮光カバーを被験者の目にセットし、
    不可視光源の点灯により眼球に不可視光を照射して前記撮像部により眼球の動画像を撮影し、
    可視光源の点灯により眼球に可視光を照射することにより誘発される対光反射の動画像を前記撮像部により撮影し、
    対光反射の動画像データをデジタル動画像データに変換し、
    デジタル動画像データの各フレームを画像演算処理により瞳孔の輪郭の一部を検出し、
    検出された瞳孔の輪郭の一部から瞳孔の曲率半径を算出し、
    算出された瞳孔の曲率半径から瞳孔面積を算出し、
    各フレームの瞳孔面積と各フレームの単位時間により瞳孔面積の時間による変化を算出し、
    瞳孔面積の時間による変化と、予め測定された障害時及び正常時の瞳孔面積の時間による変化とを比較することにより眼球を検査する眼球検査方法。
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